(57)【要約】      （修正有）【課題】パイプの屈曲部近辺の強度を強くするスノーダンプを提供する。【解決手段】略平行に固定された２本のパイプにより、積載部と持ち手部が繋がって構成されるスノーダンプにおいて、該２本のパイプにそれぞれ屈曲部を有し、該屈曲部のパイプ長手方向全体又は一部が縦方向にへん平している。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
略平行に固定された２本のパイプにより、積載部と持ち手部が繋がって構成されるスノーダンプにおいて、前記２本のパイプにそれぞれ屈曲部を有し、該屈曲部のパイプ長手方向の、全体又はその一部が縦方向にへん平していることを特徴とするスノーダンプ。
【請求項２】
前記パイプの長手方向に、前記持ち手部方向をプラスとし、前記積載部方向をマイナスとすると、前記屈曲部の中心から少なくとも−２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲の間に前記へん平箇所があることを特徴とする請求項１に記載のスノーダンプ。
【請求項３】
前記へん平箇所の断面のパイプ幅（横）方向の長さをＷとし、へん平していないパイプの幅（横）方向の長さをＷ０とすると、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２に記載のスノーダンプ。
０．５９  ＜  Ｗ／Ｗ０  ＜０．９１
【請求項４】
前記へん平箇所のパイプ長手方向の長さは１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載のスノーダンプ。
【請求項５】
前記パイプの素材は鋼管であることを特徴とする請求項４に記載のスノーダンプ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、スノーダンプ及びスノーダンプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から雪が積もった際には、積もった雪を取り除くために、スノーダンプが用いられている。
一般に用いられているスノーダンプは図６で示すように一体的に構成されたパイプ３の一部が持ち手部２となり、持ち手部２から離れた箇所で積載部１を支持するように構成されている。
また、積載部１の前面位置が地面と略平行に構成される一方で、積載部１の境界近辺でパイプ３が屈曲することで、人が手で持ちやすい箇所が持ち手部２となるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８９８６４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この場合以下の問題点がある。
スノーダンプで重い雪を持ちあげる際に、パイプが直線的に伸ばされて使用できなくなったり、パイプの屈曲部近辺にかかる応力が他の箇所よりも大きくなるためこの部分が壊れたりすることがあった（図８参照。）。
【０００５】
すなわち、弾性変形領域を超えた荷重をかけると塑性変形となり荷重を取り去ると若干（弾性変形分）前の状態に戻るが、一部は永久ひずみとして残ってしまい、スノーダンプが使用できなくなってしまう。
これを改善するために、パイプ補強部材を取り付けることも行われているが、その場合スノーダンプ全体が重くなり、また、コストアップになってしまう。
【０００６】
スノーダンプ用パイプの曲げ強度を調べるため、パイプを基台にボルトで固定し、持ち手部の真ん中に重鎮を１０Ｋｇずつ増加させた。図７はスノーダンプにこのような荷重をかけて測定する際の様子を示すものである。
パイプの持ち手部に８０Ｋｇの荷重がかかると塑性変形が起きた（図８参照。）。
このように、一般的なスノーダンプでの実験では８０ｋｇ未満の荷重をかけてその後除荷すると元に戻るが、８０ｋｇ以上の重りをかけると元に戻らないような大きな変形が起こることが分かった。  
この荷重は６０ｋｇの体重の人間がスノーダンプに勢いよく下向きの荷重で雪を持ち上げると超えてしまう荷重である。
【０００７】
このように、パイプの応力が降伏応力（塑性変形が起こる応力）又は耐力以上になるとパイプの屈曲部近辺は屈曲した状態から伸びた状態となってしまう。
一般的に用いられる鋼材の降伏応力（塑性変形が起こる応力）は、例えば３５０〜４００Mｐａであるが、必ずしも鋼材に限らず、スノーダンプには様々な材質が想定される。
また、降伏応力は材質によっても異なっており、例えば、その大きさは、鋼材＞銅＞アルミニウムとなっている。
なお、降伏応力は材質によって決まる値であり、形状とは無関係である。
また、一度伸ばされたスノーダンプを元の曲がった状態に戻そうとしても、横につながっているパイプが邪魔になることと、パイプがつぶれる（断面係数が小さくなる）ので使うことができなくなってしまう（図８参照）。
そのため、パイプの曲げ強度の改善が要望されていた。
【０００８】
本考案は、上記問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の考案は、略平行に固定された２本のパイプにより、積載部と持ち手部が繋がって構成されるスノーダンプにおいて、前記２本のパイプにそれぞれ屈曲部を有し、該屈曲部のパイプ長手方向の、全体又はその一部が縦方向にへん平していることを特徴とする。
【００１０】
スノーダンプを上記のように構成したから、スノーダンプの屈曲部の縦方向のへん平により、縦方向の曲げに対抗することができるようになり、また、加工硬化することにより塑性変形しにくくなった。
その結果、スノーダンプで重い雪を持ちあげる際にパイプが直線的に伸ばされたり、屈曲部近辺のパイプが壊れたりすることも少なくなった。
【００１１】
なお、屈曲部とは、パイプ長手方向のパイプの中心軸（以下、「中心軸」と記載する。）が直線でないパイプ上の箇所を示す。
また、縦方向のへん平とは、スノーダンプを使用する際の積載部を地面に置いた状態、すなわち積載部を支持する２本のパイプが地面に対し略平行となっている状態で２本のパイプの屈曲部に略垂直に交差する直線を想定すると、その直線方向の圧力をそれぞれのパイプの両側面側からパイプ中心軸側に向けて圧力をかけることで形成されるパイプに生じる変形（パイプ幅方向が縮み上下方向が伸びる変形）をいう。
【００１２】
請求項２に記載の考案は、前記パイプの長手方向に、前記持ち手部方向をプラスとし、前記積載部方向をマイナスとすると、前記屈曲部の中心から少なくとも−２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲の間に前記へん平箇所があることを特徴とする。
【００１３】
こうすることで、応力が多くかかるパイプの領域がへん平するので、応力に強いスノーダンプを得ることができる。上記へん平箇所の最適位置は後述するようにシミュレーション及び実測値で求めた。
なお、屈曲部の中心とは、屈曲部の中心軸の長手方向における中点を意味する。
また、「へん平箇所がある」とは、「へん平箇所がある」ことのみならず、「へん平箇所の中心軸がある」ことも意味する。
なお、屈曲部の中心から−２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲のすべての領域がへん平している形態は本発明に含まれるが、この範囲内で一部でもへん平箇所がある形態も本発明に含まれる。
【００１４】
請求項３に記載の考案は前記へん平箇所の断面のパイプ幅（横）方向の長さをＷとし、へん平していないパイプの幅（横）方向の長さをＷ０とすると、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
０．５９  ＜  Ｗ／Ｗ０  ＜０．９１
【００１５】
こうすることで、断面係数によるへん平箇所の最適な断面形状にすることができる。
上記条件式の下限値を下回るとパイプの幅（横）方向の力に弱くなってしまい、雪を運んで左右に移動する際にパイプが曲がってしまうことがある。又、上記条件式の上限値を上回ると、従来のパイプと同様通常量を上回る雪を載せて上下に動かすとパイプが曲がってしまうことがある。
また、上記条件式の下限値を０．６３、さらに、０．６７、より好ましくは、０．７１とすることが望ましい。
また、上記条件式の上限値を０．８７、さらに、０．８３、より好ましくは、０．７９とすることが望ましい。
なお、へん平箇所のすべての領域が上記条件式を満たす必要はなく、一箇所でも上記条件式を満たすへん平箇所があれば本発明に含まれる。
【００１６】
請求項４に記載の考案は前記へん平箇所のパイプ長手方向の長さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
こうすることで、パイプの屈曲部近辺の強度を強くすることができる。
へん平箇所のパイプ長手方向の長さが１０ｍｍ未満の場合、パイプ屈曲部全体の強度を強くすることができない。又、へん平箇所のパイプ長手方向の長さが３００ｍｍを超えると、パイプの横方向の強度が弱くなってしまう。へん平箇所のパイプ長手方向の長さは、２００ｍｍ以下であることが好ましく、１００ｍｍ以下であればさらに好ましい。
【００１８】
請求項５に記載の前記パイプの素材は鋼管であることを特徴とする。
こうすることで、加工しやすく、より強度の高い適切なスノーダンプのパイプとすることができる。
なお、請求項２〜５はそれよりも上位にある請求項の内何れか１項を引用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】スノーダンプのパイプ部における屈曲部近辺を横方向から見た概略図である。
【図２】上記図１における位置と下向き応力との関係を示した図表である。
【図３】本願実施形態における上記図１の実際の屈曲部を上から見たもの（１）、横から見たもの（２）である。
【図４】本願実施形態におけるパイプの断面形状（側面が平面状にへん平しているもの）及び断面の縦方向と横方向の断面係数を示した図表である。
【図５】本願実施形態におけるパイプの断面形状（側面の曲りを残してへん平しているもの）及び断面の縦方向と横方向の断面係数を示した図表である。
【図６】一般的なスノーダンプの説明図である。
【図７】スノーダンプへの荷重を測定する際の様子である。
【図８】パイプが直線的に伸ばされて使用できなくなったスノーダンプの様子である。
【図９】実施の形態４のスノーダンプの屈曲部の屈曲角度を示す図（１）と、へん平後の屈曲角度を示す図（２）である。
【図１０】元のパイプの状態及び曲げ方向を示す図（１）と、パイプを曲げた状態を示す図（２）である。
【図１１】パイプ固定用治具により、屈曲部を固定した様子を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００２０】
以下、本実施形態に係るスノーダンプについて説明する。
ただし、本考案は以下の実施形態に限定されるものではない。
また、それぞれの実施の形態で共通部分は説明を省略している場合がある。
なお、本明細書において、パイプとは中空の管状の部材を意味し、スノーダンプのフレームなどを構成するものである。また、パイプをへん平するとは、パイプの側面部に圧力などをかけて変形させたりすることをいう。
【００２１】
本実施形態に係るスノーダンプは、へん平させ、また適切な断面形状等にすることで、スノーダンプの強度アップ及び加工硬化することにより塑性変形を起こしにくくすることを図ったものである。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、スノーダンプで使用されるパイプの強度を調べるために、ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ（登録商標）を用いたスノーダンプ用パイプの形状を作成し、有限要素法解析で持ち手部に８００Ｎの荷重を作用させたときの下向き応力分布を調べた。ここで、図１はスノーダンプの屈曲部を拡大したものである。図２は図１の屈曲部の中心３０８を基準としてパイプの中心軸２１上を長手方向（積載部方向及び持ち手部方向）へ１０ｍｍ毎に下向き応力の値をシミュレーションで求めたものである。パイプの屈曲部周辺の応力が高く、屈曲部中心から持ち手部方向へ２０ｍｍ近辺（図１、２の３０６）の部分で最も応力が高くなることが分かった。
なお、図１において、応力がかかる箇所をパイプ中心軸上にある３０１〜３１３の「●」で表記しているが、実際にはパイプの長手方向に垂直、かつ、３０１〜３１３の「●」をそれぞれ通る平面と交差するパイプ上の領域にかかる応力のことである。
ここで、下向き応力が３００ＭＰａ以上かかる箇所、すなわち過大な応力がかかる箇所を図２の「○」で示す。この箇所をへん平させることにより、パイプの強度を高くすることができる。
又、市販のスノーダンプのパイプの屈曲部を側面から圧力をかけて縦方向にへん平させたものが、図３である。
この応力を測定すると、シミュレーションと同等であることが分かった。
【００２３】
（実施の形態２）
図４はスノーダンプに一般的に使用されているパイプ（断面の直径約２５．４ｍｍ）をへん平させたときの断面形状及び断面係数を示すものである。
図４の断面形状はパイプの中心軸に垂直な面で切った際に見られるパイプの断面である。
また、この断面は、パイプの側面をへん平するにつれて、縦方向に伸びる、すなわち、パイプ幅は狭くなり、パイプ高さが高くなるのが分かる。
特に図４はパイプの両側面から平面状の部材を押し当ててへん平させたものであり、図４で示されるように、側面が略平面状となっている。
【００２４】
ここで、曲げ応力と断面係数の式は以下で示される。
σ  ＝  Ｍ／Ｚ
但し、
Ｍ：曲げモーメント
σ：曲げ応力
Ｚ：断面係数
上記式から断面係数を大きくすると曲げ応力が小さくなることが分かる。
【００２５】
縦方向と横方向それぞれの断面係数（ｍｍ３）は図４のとおりであり、これによると、へん平量が大きくなると高さが増加し、断面係数も増加すること、又、へん平させすぎると、横からの荷重に弱くなってしまうことが分かる。
強度の評価については、断面係数を縦方向、横方向とそれぞれ求め縦方向及び横方向のそれぞれで評価を行った。
評価は図４において、☆（高い強度）、◎（やや高い強度）、◎（通常強度）、□（やや弱い強度）、△（弱い強度）、×（弱すぎる強度）としている。
なお、横方向の荷重について、上下方向程は力がかからないので、スノーダンプ使用時には上記□や△であっても、実質的には問題がなかった。
図４では、本パイプ幅を１６ｍｍ以上２２ｍｍ以下とするのがよいことが分かる。
【００２６】
パイプ断面形状は図４のように、側面を平面状にへん平させたので図４の図表で示す断面係数の値となった。
そして、前記へん平箇所の断面のパイプ幅（横）方向の長さをＷとし、へん平していないパイプの幅（横）方向の長さをＷ０とすると、以下の条件式を満足することが望ましいことが分かる。
０．６３  ＜  Ｗ／Ｗ０  ＜０．８７
その結果、本実施形態では曲げ応力が小さくなり、１００Ｋｇの曲げ荷重にも耐えられるようになった。
【００２７】
（実施の形態３）
実施の形態３は実施の形態２において、へん平させる際の断面形状を図５のように側面の曲りを残してへん平させた。
それ以外は実施の形態２と同じである。
図５では、本パイプ幅を１５ｍｍ以上２３ｍｍ以下とするのがよいことが分かる。
そして、図４と同様にＷ、Ｗ０を規定すると以下の条件式を満足することが望ましいことが分かる。
０．５９  ＜  Ｗ／Ｗ０  ＜０．９１
その結果、本実施形態では曲げ応力がさらに小さくなり、１１０Ｋｇの曲げ荷重にも耐えられるようになった。
【００２８】
（実施の形態４）
この実施の形態４は完成されたスノーダンプに対して、屈曲部をへん平する方法である。
実施の形態４のスノーダンプの屈曲部は図９（１）で示すように約１４０度屈曲している。ここで、屈曲部の側面をそのままへん平する（この場合、パイプの幅を１８ｍｍにへん平した）と、図９（２）で示すように約１４５度の屈曲となってしまう。５度の違いでもスノーダンプの使用感は大きく異なってしまう。
なお通常のスノーダンプの屈曲部は１３５度以上１４５度以下の範囲にあり、屈曲させることで上記のように４度以上８度以下の範囲で屈曲部の角度が大きくなってしまう。
そこで、本実施形態は、屈曲部の側面をへん平する前に屈曲部をさらに屈曲させ、その後にへん平するものである。
【００２９】
これを示したのが図１０である。
図１０では、元のパイプの状態を示す図１０（１）と、パイプを曲げた後の状態を示す図１０（２）が示されている。すなわち、図１０の（１）のα方向にパイプを曲げた後の状態が図１０の（２）である。
図１０の（２）の状態でパイプをへん平することで、へん平後のパイプは図１０の（１）の状態にまで戻り、通常に使用できる状態とすることが可能となる。
なお、へん平させた場合に適切な屈曲となるように、予めどの位屈曲させれば、適切なのか予め求めておいて、その求めた値にまで屈曲することが望ましい。
例えば、実施の形態４の場合には、へん平後に通常状態と同じ１４０度とするには、例えば予め１６０度までパイプを屈曲した後、へん平すれば元の状態である１４０度とすることができる。
また、通常のスノーダンプの場合には、屈曲部は１３５度以上１４５度以下の範囲にあり、予め１４６度以上１６５度以下の範囲内までパイプを屈曲した後、へん平すれば元の状態とすることができる。
【００３０】
又、図１１は前述のような、へん平前にパイプの屈曲部を屈曲させなくても良くするパイプ固定用治具である。具体的にはへん平を行う箇所を挟んでパイプを２箇所で強固に固定することで、パイプ屈曲部自体が屈曲するのを防ぐことができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、断面の直径約２５．４ｍｍのパイプを用いたスノーダンプであったが、断面の直径はこの値に限らない。断面の直径が１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下のパイプであれば、本実施の形態と同様の効果を奏する。断面の直径が２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが望ましい。
また、本実施の形態では、スノーダンプのパイプの材質は鋼管であったが、鋼管に限られない。他の材質（例えば、チタン、ステンレス、銅やアルミニウムなど）を使用しても本実施の形態と同様の効果を奏する。
また、本実施の形態では、スノーダンプのパイプの厚みは１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が好ましい。パイプの厚みが１．０ｍｍよりも小さくなるとパイプ自体の強度が少なくなり、パイプが折れやすくなってしまう。又、パイプの厚みが３．０ｍｍを超えるとパイプをへん平加工するのに大きな力が必要になってしまう。なお、パイプの厚みは、１．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本考案を用いれば、スノーダンプの強度アップ及び加工硬化することにより塑性変形を起こしにくくすることで耐久性に富んだスノーダンプを低コストで簡易に実現することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１    積載部
２    持ち手部
３    パイプ（フレーム）
２１  パイプの中心軸
【図１】
0003225267.tif 000003
【図２】
0003225267.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003225267.tif 000009
【図８】
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【図９】
0003225267.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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